西方最担心的事来了! 中国半导体设备, 已基本做到自主可控!

52赫兹科普2024-08-09 15:30:43  93

西方最担心的事来了!

日前,中微公司董事长尹志尧在接受采访时表示:“目前主要零部件自主可控率已达到90%以上,到今年第三季度末可以达到100%。”

尽管在半导体设备领域,离国际最先进水平还有相当一段距离,但中国的数百家半导体设备公司都在拼命努力,发展速度特别快,几乎涵盖了半导体十大类设备的所有门类。

所以,相信再用五至十年时间,达到国际最先进水平的目标完全可以实现。

据尹志尧介绍,中微公司的等离子体刻蚀机,包括高能CCP及低能ICP刻蚀机,可以全面取代国际先进设备。

看来,西方的好日子可能真的不多了。

刻蚀机作用

说到刻蚀机,大家可能不知道,它的重要性堪比光刻机。

甚至接下来,会扮演着比光刻机更关键的角色。

那么,刻蚀机是做什么用的?

简单来说,刻蚀机的工作原理是通过物理、化学或两者结合的方式来移除不需要的材料。

当光刻机通过在晶圆表面涂覆一层光刻胶,并使用光掩膜将图案“曝光”到光刻胶上。

此时,这些图案已经标记出哪些部分的材料需要保留,哪些部分需要去除。

而刻蚀机,则负责将没用的部分刻蚀掉,只保留有用的部分,从而形成电路图。

工艺方面,目前主要分湿法刻蚀与干法刻蚀。

所谓湿法刻蚀,主要通过腐蚀性的化学试剂,来腐蚀掉目标材料。

缺点就是化学试剂在水平和垂直方向上,是以相同的速度腐蚀,因此无法准确控制腐蚀的边界,导致图案的边缘可能会变得模糊。

打个形象的比方,你用一块板子能够挡住洪水吗?

答案是不能,因为水会绕过这块板子。

所以,这种工艺一般用于清洗或去除非关键区域的材料,很少用于精密图案的刻蚀。

而干法刻蚀则不一样,通过等离子释放带正电的离子来撞击晶圆以去除(刻蚀)材料,刻蚀精度会更高。

因此,这种工艺主要用在复杂的图案结构中。

根据等离子体的产生的放电方式不同,大致分为两类,即CCP刻蚀机(电容耦合等离子体刻蚀机)和ICP刻蚀机(电感耦合等离子体刻蚀机)。

可以简单理解,刻蚀机好比是雕刻中的刻刀一样,将不需要的部分给去除掉。

一般来说,刻蚀过程分前后两段。

在前道工艺中,主要用于硅和硅化合物的刻蚀,而在后道工艺中,则用于金属互连线和电介质层的刻蚀。

因此,可以说刻蚀机的性能直接影响了最终芯片的质量和良品率

目前,最先进的是等离子体刻蚀机。

其利用高能量的“等离子体”,可以对金属表面进行精准蚀刻,避免了传统化学刻蚀中可能出现的过度腐蚀问题,从而确保刻蚀过程的精度和一致性。

现代半导体制造工艺中,随着制程节点的缩小,刻蚀的次数显著增加。

根据SEMI(国际半导体产业协会)的数据,在65nm的制程下,刻蚀次数大约在20次;而到了5nm,刻蚀次数达到了154次。

在芯片制造业、光刻机的成本占比在23%到30%左右,刻蚀机的成本占比在20%到27%左右。

由此可见,刻蚀设备同样极为重要。

这么说吧,光刻决定了电路的横向分辨率,也就是“水平的精度”,而刻蚀则影响了电路结构的纵深和形状,也就是“垂直的精度”。

所以,想要制造出高端芯片,光刻机和刻蚀机缺一不可,精度更是要求一致,两者都在挑战制造的极限。

国产刻蚀机进展如何

目前,国产刻蚀机的“领军者”是上海中微半导体公司。

该公司于2004年由尹志尧博士代领的海归人才创办。

创始人尹志尧博士曾在英特尔、泛林、应用材料等企业均工作过,积累了大量的经验、技术和人脉。

在半导体行业,其个人拥有86项美国专利,和200多项各国专利,属于真正的顶级专家。

2007年,中微推出了第一代国产刻蚀机,还采用了双工作台,比国外竞品效率还要高。

2017年,中微又成功研制了全球首台5nm等离子刻蚀机。

不仅填补了国内在高端刻蚀设备上的空白,还在全球范围内率先实现了5纳米制程的刻蚀能力,奠定了其行业领导者的地位。

近年来,中微在技术上进一步突破,目前已实现3nm刻蚀机并实现量产,客户包含台积电、中芯等国际顶级晶圆厂。

中微不仅在技术上实现了突破,其市场表现也相当出色。

截至目前,中微已经在全球范围内部署了约3700台等离子体刻蚀和化学薄膜设备,覆盖了国内外100多条生产线。

市场份额方面,中微也是遥遥领先。

比如,在中国电容耦合等离子体(CCP)刻蚀设备市场的市场份额已上升至60%,应用覆盖度高达94%;

而在电感耦合等离子体(ICP)工具市场,中微的份额从几乎为零上升至75%,应用覆盖度高达95%;

同时,中微在先进存储和逻辑产线的刻蚀设备覆盖率均超过65%。

尤其是,中微开发的等离子体刻蚀设备和化学薄膜设备,更是制造各种微观器件的关键设备。

随着芯片制程的不断缩小,对刻蚀精度的要求也越来越高。

据悉,目前中微的刻蚀机已经做到了皮米水平,相当于头发丝350万分之一的精准度。

这种级别的精度,对于实现超高密度的集成电路至关重要,也凸显了中国在半导体制造设备领域的领先地位。

结尾

众所皆知,芯片制造是一个高度复杂的过程,涉及多达数百种不同类型的设备。

而根据木桶理论,一个木桶能装多少水,取决于最短的那一块木板。

同样,在芯片制造中,整个生产流程的效率和最终产品的质量,取决于性能最弱的设备或工艺环节。

所以,如果其他设备都和国产刻蚀机一样达到3nm,那么老美的禁令就如同废纸一样,根本就不用搭理。

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